Question

17．某研究小組在實(shí)驗(yàn)室探究氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）分解反應(yīng)平衡常數(shù)和水解反應(yīng)速率的測(cè)定．
（1）將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于特制的密閉真空容器中（假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計(jì)），在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡：NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）
實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于如表：

溫度/℃	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡總壓強(qiáng)/kPa	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡氣體總濃 度/mol•L-1	2.4×10-3	3.4×10-3	4.8×10-3	6.8×10-3	9.4×10-3

①可以判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是BC．
A．2v（NH₃）=v（CO₂）
B．密閉容器中總壓強(qiáng)不變
C．密閉容器中混合氣體的密度不變
D．密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，列式計(jì)算25.0℃時(shí)的分解平衡常數(shù)：K=1.6×10^-8（mol•L^-1）³．
③取一定量的氨基甲酸銨固體放在一個(gè)帶活塞的密閉真空容器中，在25.0℃下達(dá)到分解平衡．若在恒溫下壓縮容器體積，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量增加 （填“增加”，“減少”或“不變”）．
④氨基甲酸銨分解反應(yīng)的焓變△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”），熵變△S＞0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）已知：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O該研究小組分別用三份不同初始濃度的氨基甲酸銨溶液測(cè)定水解反應(yīng)速率，得到c（NH₂COO^-）隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖所示．

⑤計(jì)算25.0℃時(shí)，0～6min氨基甲酸銨水解反應(yīng)的平均速率：0.05mol/（L•min）．
⑥根據(jù)圖中信息，如何說明該水解反應(yīng)速率隨溫度升高而增大：25℃反應(yīng)物起始濃度較小，但0～6min的平均反應(yīng)速率（曲線的斜率）仍比15℃大．

Answer 1

分析 （1）①A、沒有標(biāo)明正逆反應(yīng)速率，無法判斷平衡狀態(tài)；
B、由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等，壓強(qiáng)不變，達(dá)到了平衡狀態(tài)；
C、由于反應(yīng)物是固體，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，氣體質(zhì)量會(huì)變化，容器體積不變，密度也會(huì)發(fā)生變化，所以密度不變，達(dá)到了平衡狀態(tài)；
D、氨氣體積分?jǐn)?shù)不變，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不變；
②根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算．
③根據(jù)平衡移動(dòng)原理判斷；
④根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響以及反應(yīng)前后氣體量的變化來確定焓變和熵變的符號(hào)；
（2）⑤根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的公式V=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
⑥由圖象數(shù)據(jù)可以得出，用不同初始濃度，不同溫度下的平均速率的大小來說明．

解答 解：（1）①A、沒有標(biāo)明正逆反應(yīng)速率，無法判斷平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B、由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等，壓強(qiáng)不變，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故B正確；
C、由于反應(yīng)物是固體，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，氣體質(zhì)量會(huì)變化，容器體積不變，密度也會(huì)發(fā)生變化，所以密度不變，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故正確；
D、氨氣體積分?jǐn)?shù)不變，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不變，故D錯(cuò)誤；
故選BC；
②根據(jù)反應(yīng)：NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），n（NH₃）=2n（CO₂），所以K=c（CO₂）=$\frac{1}{3}$×4.8×10^-3mol•L^-1=1.6×10^-3mol•L^-1，c（NH₃）=$\frac{2}{3}$×4.8×10^-3mol•L^-1=3.2×10^-3mol•L^-1，依據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式，25.0℃時(shí)氨基甲酸銨的分解平衡常數(shù)為：1.6×10^-3mol•L^-1×（3.2×10^-3mol•L^-1）²≈1.6×10^-8（mol•L^-1）³，
故答案為：K=1.6×10^-8（mol•L^-1）³；
③壓縮容器體積，增大了壓強(qiáng)，平衡向著逆向移動(dòng)，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量增加，故答案為：增加；
④根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析：溫度越高，則平衡氣體的總濃度越大，所以升高溫度，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)是吸熱的，反應(yīng)物是固體，產(chǎn)物是氣體，該反應(yīng)是熵增加的過程，即△H＞0，△S＞0，故答案為：＞；＞；
（2）⑤化學(xué)反應(yīng)速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{2.2mol/L-1.9mol/L}{6min}$=0.05mol/（L•min），故答案為：0.05mol/（L•min）；
⑥因25℃反應(yīng)物起始濃度較小，但0～6min的平均反應(yīng)速率（曲線的斜率）仍比15℃大，
故答案為：25℃反應(yīng)物起始濃度較小，但0～6min的平均反應(yīng)速率（曲線的斜率）仍比15℃大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，平衡常數(shù)的計(jì)算、反應(yīng)速率的計(jì)算等，注重了基礎(chǔ)知識(shí)的考查，本題難度中等．